液压成形

图1 空心异形截面零件引言液压成形技术同冲压，焊接等传统的成形技术相比，是一门新型的金属成形技术。

为了解决汽车，航空航天等领域的一些复杂的工艺问题和技术要求，从20世纪50年代起，德、美、日等国科学家在相关领域内先后提出了内高压成形技术和板料液压成形技术。

1985年我国科学家王仲仁教授发明了球形容器无模液压成形技术，提出了壳体液压成形技术。

近几年，依托于计算机控制技术和高压液压系统的发展，液压成形技术迅速发展。

目前，很多复杂结构的零件都可以通过该技术批量地加工生产。

一、液压成形技术的概述1.1 液压成形的定义和分类液压成形也称为液力成形是指利用液体作为传力介质或模具使工件成形的一种塑性加工技术。

按使用的液体介质不同，液压成形分为水压成型和油压成型；按使用的配料不同，液压成形分为管材液压成形，板料液压成形和壳体液压成形。

板料和壳体液压成形使用的成形压力较低，而管材液压成形使用的压力较高，又称为内高压成形，本文中称管材液压成形为内高压成形。

1.2 液压成形的特点现代液压成形技术的主要特点表现在两个方面：①液压成形技术仅需要凸模和凹模中的一个，或者不使用任何模具，这样可以省去一半，甚至不需要花费制造模具的费用和加工时间，而且液体作为凸模可以成形很多刚性凸模无法成形的复杂零件。

②液体作为传力介质具有实时可控性，通过液压闭环伺服系统和计算机控制系统可以按给定的曲线精确控制压力，确保工艺参数在设定的数值内，并且随时间可变可调，大大提高了工艺柔性。

二、内高压成形技术2.1 内高压成形技术的原理及分类内高压成形技术是用管材作为原材，通过对官腔内施加液体压力及在轴向施加负荷作用，使其在给定模具型腔内发生塑性变形，管壁与模具内表面贴合，从而得到所需形状零件的成形技术。

内高压成形技术主要可以整体成型轴线为二维或三维曲线的异形截面空心零件，从材料的初始圆截面可以成形为矩形，梯形，椭圆形或其他异形的封闭界面，如图1所示。

介绍为防止全球变暖,减少排放二氧化碳气体的汽车是必要的。

汽车重量对排放二氧化碳影响非常大。

管件液压成形（四氢呋喃）可以制造轻质空心零件复杂截面。

许多汽车公司都采用了液压成形技术是因为它是一种有效的减少汽车的重量的技术。

在本文里，描述了液压成形技术在日本的最近的研究动态和发展，主要的是成形工艺方面。

1管件液压成形的成形技术1.1热膨胀成形铝合金管铝合金配件用于减少汽车重量，但因为铝合金的成形性很难在室温下形成复杂形状零件。

以实际应用为例，在高温地区，伸长率和金属材料的可成形性有了明显改善，但还有许多问题需要解决，如发热时间长，温度控制，氧化，润滑等。

最近，福田，在线等[ 1]报道，从2004年开始他们成功地使铝的分帧与热管胀形复杂截面安装在客车上。

管状零件热膨胀形成的内压和轴向进给是左右成员的前副车架，和前和后方成员的后副车架。

部分远比传统的更复杂的形状是由膨胀成形。

实现了减少零件数量和焊接过程中的长度，以及提高刚性。

也降低了重量和成本. 热胀管零件的截面形状如图1所示[2]。

原管是新开发的铝镁管。

这种管预热迅速，直接由电荷流和加热时间缩短。

然后管在模具内受激烈的轴向进给内部的压力隆起形成。

利用新思路预成形设计的零件的形状，从管两端的轴向进给控制，成形一步分几个阶段开发的产品具有壁厚均匀，精度高特点。

在室温下管最大的扩张速度（变动率周长）是90%复杂的截面形状不可能形成。

模具成型压力为3Mpa，以空气作为压力介质，是在正常室温下需要的成型压力的1%。

而且还能把模具夹紧力增加十分之一，也可以减小成型设备的规模。

这个新开发的管解决了在高温下晶粒粗化和腔核大变形问题。

这个热管膨出可塑性技术工艺的开发获得了日本学会“2006年阿依达奖”。

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波纹管液压成形的原理是，将高压液体（如水或液压油）注入预制的管坯中，使管坯在模具中膨胀，然后压缩，管材发生塑性变形，最终得到成形的波纹管。

这种成形方式可以确保管壁减薄量适中，因为液压在管壁上的作用是均匀的。

波纹管液压成形的工艺方法可以分为以下步骤：
1. 按照设计尺寸截取管坯，将管坯放置在下半模上，并闭合上、下半模，左右冲头延伸至管坯的两个端口中形成密闭的空腔，同时向管坯内注入液体。

2. 增大管坯内部液体压力，高压液体均匀作用于模腔，左右冲头固定，利用液体压力和模腔的约束形成初波。

3. 在初波成形完成后，施加轴向压力使模具进给，直至贴合，将初波挤进模腔，之后进一步增大管坯内部液体压力，使得管壁与模腔贴合并固定波形。

4. 成形完成后先卸内压力，再卸载轴向推力，分开上下模具，冲头退出，取出波纹管管件。

按照管坯上波纹成形的顺序是否连贯，波纹管液压成形技术可以分为整体式成形和连续式成形。

其中整体成形是管坯在模具中加载一次，就可以成形管件上所有的波纹，而连续成形是指每次成形一个波纹，依次成形管坯上设计的所有波纹。

请注意，具体的工艺参数和操作细节可能会因波纹管的材料、尺寸和设计要求等因素而有所不同。

因此，在实际生产过程中，需要根据具体情况进行调整和优化。

近20年来，旋压成形技术突飞猛进，高精度数控和录返旋压机不断出现并迅速推广应用，目前正向着系列化和标准化方向发展。

在许多国家，如美国、俄罗斯、德国、日本和加拿大等国己生产出先进的标准化程度很高的旋压设备，这些旋压设备己基本定型，旋压工艺稳定，产品多种多样，应用范围日益广泛。

了解该产品之前我先来了解一下，液压成形工艺和旋压成形工艺，然后做出一个对比。

一、液压技术液压成形技术就是采用水、油或其它液体介质传递压力,使坯料在液体介质压力作用下紧贴刚性凸模或凹模成形。

与传统板材成形相比,板材液压成形技术的工艺难度大,设备结构复杂。

在国外,液压成形通常有专用的液压成形设备,但其价格昂贵,超过国内很多厂家的购买力。

二、旋压成形工艺介绍旋压是一种综合了锻造、挤压、拉伸、弯曲、环轧、横轧和滚挤等工艺特点的少无切削加工的先进工艺，将金属筒坯、平板毛坯或预制坯用尾顶顶在旋压机芯模上，由主轴带动芯棒和坯料旋转，同时旋压轮从毛坯一侧将材料挤压在旋转的芯模上，使材料产生逐点连续的塑性变形，从而获得各种母线形状的空心旋转体零件。

板料旋压成型通用于等断面制件的大批量生产。

由于使用多对辊轮的连续成型，可以滚制出许多壁薄、质轻、刚度大而且断面形状复杂的制件型材。

加上顺序旋压过程中可以与起状、卷筒、等多种工艺装置连动，形成流水作业，故生产效率极高，成本低廉，是现代加工制品中广泛应用和大力推广的特种工艺加工方法。

如自行车钢圈的生产，自来水管的生产，塑料龙骨的生产，波汶板的生产以及国外广为应用的不锈钢窗框的生产基本原理金属旋压技术的基本原理相似于古代的制陶生产技术。

旋压成型的零件一般为回转体筒形件或碟形件，旋压件毛坯通常为厚壁筒形件或圆形板料。

旋压机的原理与结构类似于金属切削车床。

在车床大拖板的位置，设计成带有有轴向运动动力的旋轮架，固定在旋轮架上的旋轮可作径向移动；与主轴同轴联接的是一芯模(轴)，旋压毛坯套在芯模(轴)上；旋轮通过与套在芯模(轴)上的毛坯接触产生的摩擦力反向被动旋转；与此同时，旋轮架在轴向大推力油缸的作用下，作轴向运动。

汽车异性管件液压成型技术应用摘要：当前，社会发展进入新的历史阶段，推动了汽车制造行业的发展。

汽车排气管件是具有一定复杂性的异型管件，利用液压成形技术可以解决制造困难，在汽车制造行业中运用比较广泛。

国外的一些发达国家在生产之中开始运用，但是，国内领域处于发展阶段，所以，相关的技术人员需要深入研究异型管件的液压成形技术，为汽车制造领域提供科学的技术力量支撑。

本文主要就汽车异型管件液压成形技术展开研究。

关键词：汽车；异形管件；液压成形；技术研究工业现代化的不断发展为零部件制造行业提供了新的机遇与挑战，就汽车，发动机制造业来说，运用的零部件在精确度，复杂度和耐用性上有新的技术要求，综合来说逐渐趋于构件轻量化和工艺简单化方向发展。

内高压成形技术是立足于这样的趋势研发的一种空心变截面的轻体构件技术，相比较冲压焊技术来说，可以缩减工序，有效的减少生产成本。

一、异形管件液压成形技术的研究现状针对那些比较复杂的异型管件，以往的成形工艺除了铸造成形之外，主要是利用对两个半壳进行冲压之后阻焊成形，或者利用管坯完成数控弯曲，扩管和缩管的加工之后组焊成形[1]。

运用这种方式制造的零件模具消耗的资金比较多，具有比较长的生产周期，消耗的成本比较高，虽然，内高压成形技术能够s成形为沿构件轴线截面变化的空心复杂性结构件，然而，不能借助单一的调整或者加载路径的方式一次成形，需要利用弯曲工艺，合模压弯工艺和模具实际结构明确最终成形，相关的技术人员需要结合材料，模具，润滑和预成型工艺等因素进行。

异型管件的轴线通常是二维或者三维曲线，截面的形状是比较复杂的空心零件，伴随工业技术的不断发展，对于异型管件成形的要求逐渐提高，主要原因在于[2]：首先，原本的实心异型件需要借助内高压成形工艺进行减重，如汽车发动机曲轴；其次，为了提升构件的总体刚度和可靠性，需要把原来焊接组装的零件整合成一个零件，比如汽车发动机的托架是6个零件，借助内高压工艺零件的数量可以减少到1个，异型管件在其他工业领域中的运用如下：（一）汽车制造业异型内高压零件在汽车中运用比较宽泛，主要有发动机系统零件，有进气支管，排气支管和涡轮增压系统元件等等。

液压成形原理
嘿，朋友！今天咱就来好好唠唠液压成形原理！
你想想看啊，液压成形就像是一场力量与智慧的舞蹈。

比如说，我们要把一块金属板材变成一个特定形状的部件，这就好像是要给这块金属施魔法一样！液压系统就像一个大力士，它能产生巨大的压力，推动着金属板材按照我们想要的样子变形。

就好比你要做一个超级酷的飞机模型，液压成形就是那个能帮你把一片片零件塑造成完美形状的神奇工具。

你知道吗？在这个过程中，液体就像是一群听话的小士兵，听从液压系统这个指挥官的命令。

当压力施加到液体上时，它们就齐心协力地去推动金属板材。

这多神奇啊！如果没有液压成形，那我们生活中的好多东西都没法制造出来呢！
再比如说汽车的零部件吧，那些复杂的形状，可不就是靠液压成形弄出来的嘛！它可比我们手工敲敲打打厉害多啦！
哎呀呀，我跟你说，液压成形的应用可太广泛了！从航空航天到日常生活用品，到处都有它的身影。

它不就是那个默默奉献，却让我们的生活变得更美好的幕后英雄吗？
我觉得啊，液压成形真的是超级厉害的技术，它让我们能制造出各种各样复杂又精美的东西，丰富了我们的生活！真的值得我们好好去了解和研究它呀！。

当然，用途也根除用于锻压成形外，也液压机的工作原理。

大、小柱塞的面积分别为S2、S1，柱塞上的作工作介质液压机所用的工作介质的作用不仅是传递压强，而且保证机器工作部件工作灵敏、可靠、寿命长和泄漏少。

液压机对工作介质的基本要求是：①有适宜的流动性和低的可压缩性，以提高传动的效率；②能防锈蚀；③有好的润滑性能；④易于密封；⑤性能稳定，长期工作而不变质。

液压机最初用水作为工作介质，以后改用在水中加入少量乳化油而成的乳化液，以增加润滑性和减少锈蚀。

19世纪后期出现了以矿物油为工作介质的油压机。

油有良好的润滑性、防腐蚀性和适度的粘性，有利于改善液压机的性能。

20世纪下半叶出现了新型的水基乳化液，其乳化形态是“油包水”，而不是原来的“水包油”。

“油包水”乳化液的外相为油，它的润滑性和防蚀性接近油，且含油量很少，不易燃烧。

但水基乳化液价格较贵，限制了它的推广。

一、驱动系统液压机的驱动系统主要有泵直接驱动和泵-蓄能器驱动两种型式。

泵直接驱动这种驱动按作用力的方向区分，液压机有立式和卧式两种。

多数液压机为立式，挤压用液组成的框架承受。

采用泵-蓄能器驱动的大、中型的自由锻水压机常采用三个工作缸，以得到三级工作力。

工作缸外还设有向上施加力的平衡缸和回程缸。

挤压金属成型、薄板拉伸以及横压、弯压、翻透、校正等工艺。

一、优势与传统的冲压工艺相比，液压成形工艺在减轻重量、减少零件数量和模具数量、提高刚度与强度、降低生产成本等方面具有明显的技术和经济优势，在工业领域尤其是汽车工业中得到了越来越多的应用。

在汽车工业及航空、航天等领域，减轻结构质量以节约运行中的能量是人们长期追求的目标，也是先进制造技术发展的趋势之一。

液压成形（hydroforming）就是为实现结构轻量化的一种先进制造技术。

液压成形也被称为“内高压成形”，它的基本原理是以管材作为坯料，在管材内部施加超高压液体同时，对管坯的两端施加轴向推力，进行补料。

在两种外力的共同作用下，管坯材料发生塑性变形，并最终与模具型腔内壁贴合，得到形状与精度均符合技术要求的中空零件。

精 密 成 形 工 程第16卷 第5期 182JOURNAL OF NETSHAPE FORMING ENGINEERING 2024年5月收稿日期：2024-02-29 Received ：2024-02-29基金项目：国家自然科学基金（52305402）；山西省基础研究计划项目（202103021223070）；海安太原理工大学先进制造与智能装备产业研究院开放研发项目（2023HA-TYUTKFYF038）Fund ：National Natural Science Foundation of China (52305402); The Fundamental Research Program of Shanxi Province (202103021223070); Open Research Fund from the Hai'an & Taiyuan University of Technology Advanced Manufacturing and Intelligent Equipment Industrial Research Institute (2023HA-TYUTKFYF038)引文格式：冯浩, 韩聪, 江树勇. 矩形截面件开式液压成形变形规律及起皱行为[J]. 精密成形工程, 2024, 16(5): 182-192. FENG Hao, HAN Cong, JIANG Shuyong. Deformation and Wrinkling Behavior in Hydroforming of Square Overlapping Parts[J]. Journal of Netshape Forming Engineering, 2024, 16(5): 182-192. *通信作者（Corresponding author ） 矩形截面件开式液压成形变形规律及起皱行为冯浩1a,1b,2，韩聪2*，江树勇1c（1.太原理工大学 a.机械与运载工程学院 b.先进金属复合材料成形技术与装备教育部工程研究中心 c.材料科学与工程学院，太原 030024；2.哈尔滨工业大学 材料科学与工程学院，哈尔滨 150001） 摘要：目的 开式筒壳液压成形采用具有搭接结构的开式筒壳作为坯料，具有提高成形能力、改善壁厚分布、降低成形压力等优势。

液压成形工艺液压成形工艺，这可是个相当有趣又实用的玩意儿呢。

你知道汽车的一些零部件是怎么制造出来的吗？就说那汽车的排气管吧。

要是按照传统的制造方法呀，就像你用泥巴捏东西，得一点点拼接、打磨，工序可繁琐了。

可液压成形工艺就不一样啦，它就像是一个神奇的魔法，能让金属乖乖听话。

把一块金属板放在特定的模具里，然后通过液压系统施加压力，嘿，那金属就像被一只无形的大手轻柔地捏成了想要的形状，就这么简单直接。

这可比传统方法快多了，效率提高了可不止一星半点呢。

再说说那些复杂形状的金属制品，比如说一些艺术感十足的金属雕塑。

如果用普通方法制作，就像你要在黑暗里摸着石头过河，得小心翼翼，还不一定能做出理想的形状。

液压成形工艺呢？它就像一个经验老到的雕塑大师，能精准地把金属塑造出各种弯弯绕绕、奇奇怪怪的形状。

你看那些有着优美曲线的金属部件，就好像是在液压这个魔法棒下翩翩起舞的精灵，充满了灵动的美感。

这液压成形工艺在航空航天领域也是大显身手呢。

飞机上的一些结构件要求那可高了，重量要轻，强度还要大。

这时候液压成形工艺就像一个巧妙的设计师，能把金属材料的性能发挥到极致。

它可以在不增加材料重量的前提下，让结构件的强度大大提高。

就好比一个瘦弱的人，经过特殊的训练后，变得既能抗揍又能干活，厉害吧？如果没有液压成形工艺，制造这些高精度、高性能的航空航天部件，那得多费劲啊，简直就是让你用筷子去夹滑溜溜的泥鳅，难上加难。

在日常生活中，我们也能看到液压成形工艺的影子。

像那些精美的金属灯具，它们有着独特的形状，造型独特又不失优雅。

这就是液压成形工艺的功劳呀。

它就像是一个时尚的造型师，把金属变成了一件件艺术品。

你要是去灯具市场看看，那些造型奇特的灯具就像在跟你说：“看，我多亏了液压成形工艺才有这么迷人的模样呢。

”不过呢，这液压成形工艺也不是随随便便就能玩转的。

它就像一个有点小脾气的朋友，需要你精心地去照顾它。

比如说，对液压系统的压力控制得非常精准才行。